一种具有温度控制的微区电阻率测量装置

专利主权项内容

1.一种具有温度控制的微区电阻率测量装置，其特征在于该装置包括温度控制单元、电极支架、电极圆盘、电极、测试平台、橡胶垫、单片机控制板、触摸屏、蜂鸣器和报警灯；所述温度控制单元包括外腔和内腔，内腔包裹在外腔内，所述外腔为真空腔，内腔由孔板分成左右两个部分，左部分为温控腔，右部分为恒温腔，温度控制单元的右侧设有密封门，温度控制单元的外表面上设有触摸屏、蜂鸣器和报警灯，在密封门的内表面固定单片机控制板；温控腔的内表面上安装有半导体制冷晶片，在恒温腔内通过温度传感器支架固定安装有温度传感器；所述测试平台固定在恒温腔内，在测试平台的承载平面中心处设置橡胶垫；在测试平台的正上方通过电极支架安装电极圆盘，在电极圆盘上均匀分布若干数量的电极，电极圆盘的规格参数与待测样片的规格相匹配，电极支架的上方通过密封圈安装在温度控制单元上，且电极支架能带动电极圆盘垂直上下移动；所述单片机控制板分别与触摸屏、温度传感器、半导体制冷晶片、蜂鸣器、报警灯和若干数量的电极连接；所述单片机控制板用来采集温度传感器的信号，并通过触摸屏显示实时温度；在触摸屏上设置测量所需要的温度，该所需温度由单片机控制板读取，通过控制相应的驱动电路驱动半导体制冷晶片调节温度；单片机控制板内烧制有EIT算法，通过该算法计算，将测量结果直接在触摸屏上显示出来；工作原理：温度控制单元主要由真空腔、恒温腔、温控腔组成；在温控腔内安装半导体制冷晶片，当通以反向电流时，制冷晶片加热，当通以正向电流时，可进行制冷；当半导体制冷晶片冷热面的温差一定时，工作电流越大，制冷量越大；反之，工作电流越小，制冷量越小；当测量微区电阻率时，需要设置一定的温度并保持在此温度进行测试；由温度传感器探测恒温腔中的实时温度，当恒温腔中温度低于设置的温度时，由单片机控制板控制对半导体制冷晶片通以反向电流，半导体制冷晶片开始加热，同时热空气与冷空气在孔板处进行热交换，直到达到设置温度并保持；反之，当恒温腔中的温度高于设置的温度时，由单片机控制板将电流调节成正向电流，半导体制冷晶片开始制冷，温控腔腔中的冷空气与恒温腔中的热空气进行热交换，直到达到所设置的温度并保持；孔板的作用是使气流更加均匀，减少气流产生的冲击，从而使恒温腔温度场达到较好的均匀度；待测试样片为半导体硅片，温度控制单元后部面板材料为玻璃，以便进行测量时可以观察到恒温腔的测试进程；真空腔将温控腔与恒温腔与外界隔离，充分保证恒温腔工作温度的稳定性，以减小测量误差；将温度传感器固定在恒温腔的右上角，以免当半导体硅片放进或取出恒温腔时，温度传感器会损伤半导体硅片的表面；电极支架上装有电极圆盘，在电极圆盘上均匀的固定电极，在非工作时间，将橡胶垫放置在测试平台上，把电极圆盘放在橡胶垫上，将电极与测试平台隔离，以减小接触电阻；当此装置在工作状态时，取下橡胶垫；同时在电极支架与温度控制单元连接的部位设置密封圈，从而提高恒温腔的密封性能；设置三种均匀放置不同数量电极的电极圆盘，以根据尺寸不同的半导体硅片选择不同的电极圆盘，对于有不同数量电极的电极圆盘，重量不同，要保证电极与半导体硅片表面接触时接触电阻最小，电极圆盘在制作过程中，应计算出合适的重量，目的是使电极与半导体硅片表面形成的接触电阻最小；设置当测量电流或电压差异太大时、温度超过设置的上下限时或者测量过程中密封门被打开时，报警灯亮，蜂鸣器发出叫声；基于EIT算法的测试原理是将相应数量的电极依次通入电流，测出另外电极的电压，利用所测量出的电压值，按照重建算法，计算出半导体硅片的微区电阻率分布，从而将半导体硅片的微区电阻率分布在触摸屏上用灰度图形象直观地显示出来。